古細菌ゲノムに散在する可動性イントロンの集団内伝播と進化のダイナミクス

散布在古细菌基因组中的移动内含子的群体内传播和进化动力学

• 批准号: 15013229
• 负责人: 野村 紀通
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15013229/
• 关键词: 古細菌; ゲノム多型; イントロンホーミング; 遺伝子水平伝播; ホーミングエンドヌクレアーゼ; 利己的遺伝子; 可動性イントロン; 超好熱菌

1.古細菌ゲノムに散在する「可動性イントロン」の発見約60種の古細菌のゲノム比較解析の結果,一部の古細菌イントロンがゲノム間を水平伝播する可動遺伝因子であることを明らかにした.また,可動性イントロンの挿入が頻発するホットスポットはrRNA遺伝子内部の19箇所に限定されること,可動性イントロン挿入パターンは同種内の近縁株間でも著しい多様性があることを明らかにした.2.イントロン水平伝播の鍵酵素であるLAGLIDADG型ホーミングエンドヌクレアーゼ(HEase)の性状解析(1)古細菌ゲノムに散在する可動性イントロン内部にORFを見いだし,これらの産物がLAGLIDADGファミリーに属する部位特異的二本鎖DNA切断酵素であることを実験的に明らかにした.19種の新規な認識配列をもつ酵素を同定し,I-ApeI,I-ApeII,I-PogI,I-Tsp061I等と名づけた.いずれも14〜22bpの長さの偽回文配列または非回文配列を認識するレアカッター酵素であることを明らかにした.(2)I-ApeIおよびI-ApeIIの認識配列に一塩基置換を導入してDNA切断活性を検討した結果,これらの酵素が標的配列内の特定の数塩基を厳密に認識することを示した.(3)I-ApeIIは立体構造がフォールドレベルで異なるHis-Cys boxファミリーHEase,I-PpoI(細胞性粘菌Physarum polycephalum由来)と同一塩基配列を認識するイソシゾマーであった.塩基置換基質に対する切断効率の違いから,イソシゾマー間で基質認識様式が異なることを示した.(4)I-PogIの認識配列の特徴から,このHEaseをコードするイントロンの転移機構として,近傍に挿入されている別のイントロンと同時に転移する"co-homingモデル"を提案した.(5)I-Tsp061Iの結晶について空間群R32,格子定数a=b=95.4Å,c=192.2Å,到達分解能2.3ÅのX線回折データを得た.多波長異常分散法によって精密立体構造を解析することに成功し,DNA結合表面の構造要素を特定した.

1. About 60 species of archaea have been identified in the study of their mobility factors. 19 positions within the rRNA gene are restricted to the mobility of the rRNA gene. The characteristics of LAGLIDADG-type enzyme (HEase) were analyzed.(1) The internal ORF of archaea was analyzed.(2) The internal ORF of archaea was analyzed. 19 novel DNA cleavage enzymes were identified, such as I-ApeI,I-ApeII, I-PogI, I-Tsp061I, etc. The 14 ~ 22bp long pseudo-palindrome sequence is recognized by the enzyme. (2) DNA cleavage activity was investigated by introducing a base substitution in the recognition sequence of I-ApeI and I-ApeII. (3)I-ApeII stereo structure, His-Cys box, HEase,I-PpoI(origin of cellular myxomycete Physarum polycephalum) and identity base alignment. The matrix recognition formula is different from the matrix recognition formula. (4) The characteristics of I-PogI recognition and arrangement are changed, and the "co-homing" mechanism is proposed. (5)I-Tsp061I crystal space group R32, lattice constant a=b=95.4,c=192.2, resolution energy 2.3 X-ray retroflexion is obtained. The multiwavelength anomalous dispersion method was successful in analyzing the precise three-dimensional structure, and the structural elements of DNA binding surface were specified.

项目成果

Nakayama, H., Morinaga, Y., Nomura, N., et al.: "An archaeal homing endonuclease I-PogI cleaves at the insertion site of the neighboring intron, which has no nested open reading frame"FEBS Letters. 544巻1-3号. 165-170 (2003)

Nakayama, H.、Morinaga, Y.、Nomura, N. 等人：“古细菌归巢核酸内切酶 I-PogI 在邻近内含子的插入位点进行切割，该内含子没有嵌套的开放阅读框”FEBS Letters 544 No。 1-3。165-170（2003）

野村紀通, 左子芳彦: "超好熱古細菌からの遺伝子資源の開発利用"月刊海洋号外(特集「海洋微生物II-基礎,応用研究とその利用」). 35号. 168-175 (2003)

野村纪道、佐子义彦：“超嗜热古菌遗传资源的开发利用”月刊海洋号（特刊“海洋微生物II-基础、应用研究及其利用”）第35期。168-175（2003）。

Itoh, T., Nomura, N., Sako, Y.: "Distribution of 16S rRNA introns among the family Thermoproteaceae and their evolutionary implications"Extremophiles. 7巻3号. 229-233 (2003)

Itoh, T.、Nomura, N.、Sako, Y.：“Thermoproteaceae 家族中 16S rRNA 内含子的分布及其进化意义”，第 7 卷，第 3 期。229-233 (2003)